Το 1900 ο Γουίλιαμ Τόμσον, γνωστός και ως Λόρδος Κέλβιν είχε χαρακτηριστικά πει σε μία διάλεξή του: «Τώρα πια δεν υπάρχει τίποτα άλλο να ανακαλύψουμε στη Φυσική. Αυτό που μένει είναι οι όλο και πιο ακριβείς μετρήσεις». Πόσο λάθος όμως είχε! Λίγα μόνο χρόνια αργότερα, η θεωρία της Σχετικότητας και η κβαντομηχανική έκαναν την εμφάνισή τους, ανατρέποντας πλήρως τις αντιλήψεις μας για το πώς λειτουργεί το σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο του 20^ου αιώνα έφερε συνεχείς νέες ανακαλύψεις σε όλους τους κλάδους της Φυσικής.

Ακόμη και σήμερα, υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν γνωρίζουμε, υπάρχουν πολλά ερωτήματα για τα οποία η Φυσική δεν έχει απάντηση! Πάμε να δούμε πέντε εξ’ αυτών;

1.Σκοτεινή ύλη – σκοτεινή ενέργεια

Πιθανόν να έχετε ξανακούσει αυτούς τους δύο όρους, αλλά να μην ξέρετε περί τίνος πρόκειται. Μην ανησυχείτε! Κανείς δεν ξέρει! Το μόνο που γνωρίζουμε είναι ότι πρόκειται για δύο μορφές ενέργειας-ύλης (θυμηθείτε πώς ο Αϊνστάιν μας είπε πώς ενέργεια ίσον ύλη), οι οποίες δεν εκπέμπουν, ούτε απορροφούν φως.

Η ύπαρξή της σκοτεινής ύλης, υποστηρίζεται από τα βαρυτικά αποτελέσματα που έχει σε ορατή ύλη (όπως αστέρια και γαλαξίες), ενώ η σκοτεινή ενέργεια από το πώς επηρεάζει την διαστολή του σύμπαντος. Οι δυο τους αποτελούν το 27% και 68% της συνολικής ενέργειας-ύλης του σύμπαντος, ενώ το υπόλοιπο 5% αποτελεί η συνηθισμένη, ορατή ύλη (πχ. ηλεκτρόνια, νετρόνια, πρωτόνια κτλ).

2.Ταχύτητα του φωτός σε μία κατεύθυνση

Μα ήδη γνωρίζουμε την ταχύτητα του φωτός, έτσι δεν είναι; 299 792 458 μέτρα το δευτερόλεπτο (στο κενό). Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η ταχύτητα υπολογίζεται μετρώντας τον χρόνο που χρειάζεται μία δέσμη φωτός για να διανύσει μία κλειστή διαδρομή (πχ. αντανακλώμενη σε ένα καθρέφτη). Τίποτα δεν μας          εγγυείται ότι η ταχύτητά του στην μία κατεύθυνση θα είναι η ίδια και στην αντίθετη.

Γιατί τότε δεν την μετράμε; Λοιπόν, σύμφωνα με την θεωρία της Σχετικότητας  του Αϊνστάιν (ναι, πάλι αυτή), δεν μπορούμε να το κάνουμε αυτό! Ο λόγος είναι ότι για αυτή την μέτρηση θα χρειαζόμασταν δύο συγχρονισμένα ρολόγια, ένα στην αρχή και ένα στο τέλος της ανοικτής διαδρομής που θα διανύσει το φως. Το πρόβλημα όμως έγκειται στο γεγονός ότι για να τα συγχρονίσουμε χρειάζεται να γνωρίζουμε την ταχύτητα του φωτός εξαρχής! Εάν σας μπέρδεψα, μπορείτε να ρίξετε μια ματιά στο πιο κάτω βίντεο.

3.Βέλος χρόνου – Εντροπία

Δύο πολύ αθώα ερωτήματα: Γιατί ο χρόνος κινείται από το παρελθόν στο παρόν; Γιατί η εντροπία πάντοτε αυξάνεται; Αν και έχουν προταθεί διάφορες θεωρίες για αυτή την ασυμμετρία του βέλους του χρόνου, δεν έχει ακόμα δοθεί μία ικανοποιητική απάντηση.

4.Κβαντική βαρύτητα

Ίσως το πιο πoλυαναμενόμενο crossover της Φυσικής. Γενική Σχετικότητα και Κβαντομηχανική. Ενώ οι υπόλοιπες τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητική, ασθενής πυρηνική και ισχυρή πυρηνική) περιγράφονται πλέον στα πλαίσια της κβαντομηχανικής (ως κβαντικές θεωρίες πεδίου), η κβαντική εκδοχή της βαρύτητας ακόμα μας διαφεύγει!

Η βαρύτητα (η οποία είναι με διαφορά η ασθενέστερη εκ των θεμελιωδών δυνάμεων) είναι επίσης η μόνη η οποία δεν φέρει σωματίδιο-φορέα. Ή δεν το έχουμε ακόμα τουλάχιστον παρατηρήσει πειραματικά.

physicsworld.com

5.Θεωρία των Πάντων

Πρόκειται ουσιαστικά για μία προέκταση του πιο πάνω. Μία θεωρία η οποία θα ενοποιεί και τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις και που θα είναι ικανή να εξηγήσει όλα τα φαινόμενα που συμβαίνουν στο σύμπαν.

Μία υποψήφια Θεωρία των Πάντων είναι η Θεωρία των Χορδών (String Theory), σύμφωνα με την οποία όλα τα υποατομικά σωματίδια είναι στην πραγματικότητα διαφορετικές καταστάσεις της ίδιας παλλόμενης χορδής και η οποία ορίζεται σε 10-διάστατο χωρόχρονο!

Ίσως να είμαστε πολύ μακριά από τη θεμελίωση μίας τέτοιας θεωρίας, αλλά όσο συνεχίζουμε να αποδεικνύουμε τη δήλωση του λόρδου Κέλβιν εσφαλμένη, είμαστε σε καλό δρόμο.

Πηγές: Ο αιώνας των μεγάλων αλλαγών: Κατανοώντας τις αντιφάσεις και τις προκλήσεις του 20^ου αιώνα,  John Higgs, wikipedia.org, quantamagazine.org, ntua.gr

***Απαγορεύεται η μερική ή ολόκληρη αναδημοσίευση του άρθρου χωρίς την συγκατάθεση του beezdom.com

***Πηγή φωτογραφίας εξωφύλλου: cerncourier.com